Tema 4. Distribución de comunidades

Introducción

Definiciones, algo arbitrarias pero útiles para separar conceptos:

• Población: Grupo de individuos de la misma especie que viven en un área determinada.
• Comunidad: Conjunto de poblaciones de diferentes especies que interactúan en un área.
• Hábitat: Entorno “natural” donde vive una especie.
• Ecosistema: Comunidad de seres vivos y su entorno físico interactuando como un sistema.
• Bioma: Gran región caracterizada por un tipo específico de clima, flora y fauna.

Introducción

• Distribución y abundancia de una especie siempre resultan afectados por otras especies.

• Debido a las interacciones entre organismos, normalmente las distribuciones de especies suelen ser mutuamente excluyentes a escala local, o tienden a ocurrir de forma conjunta en complejas comunidades ecológicas.

• Las comunidades vistas como un superorganismo se atribuye a Clements (especies como células).

• En contraste, la comunidad vista como unidad discreta e integrada, se atribuye a Gleason.

Introducción (cont.)

• Ambas corrientes hicieron aportes relevantes.

  • Las comunidades exhiben atributos como los de un individuo (“productividad primaria total”).

  • Por otra parte, las especies también varían en incidencia (ocurrence) y abundancia como si fuesen organismos independientes unos de otros.

• Climas diferentes inducen tipos de vegetación distintos (zonas de vida, biomas, ecorregiones).

Introducción (cont.)

• Ejemplos: …

• Consultar mapas modelos idealizados, pags. 15 y 39 de Bailey (2014).

• Consultar Mapa de tipos de regímenes bioclimáticos, Cámara Artigas, Dı́az del Olmo, & Martı́nez Batlle (2020)

Tomado de Bailey (2014)

Tomado de Bailey (2014)

Tomado de Cámara Artigas et al. (2020)

Comunidades y ecosistemas

• Je je, tremendo lío, definiciones arbitrarias.

• Las comunidades y los ecosistemas son los niveles de organización biótica y ecológica más altos, pero comúnmente se definen de forma arbitraria.

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Comunidad

• La comunidad consiste en el conjunto de especies que viven en el mismo lugar.

• Un miembro de la comunidad puede definirse taxonómicamente o por medio de atributos/rasgos funcionales (e.g. formas de vida, dieta).

• Dos atributos son recurrentemente estudiados en la comunidad: estructura (atributos estáticos) y funciones (atributos dinámicos).

• Los límites se establecen arbitrariamente, aunque los rasgos topográficos son usados también.

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Ecosistemas

• Incluye no sólo las especies que habitan en el lugar, sino también los rasgos/atributos/características físicas del mismo, así como las interacciones entre los componentes bióticos y abióticos del sistema.

• Los ecosistemas no están aislados, aunque lo parezcan. El ecosistema más grande y aislado del resto es la biosfera, pero dentro de ella, es difícil separar subunidades que se consideren absolutamente aisladas.

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Consideraciones energéticas

• Cada especie tiene un nicho, y el cómo se organizan para dar lugar a asociaciones complejas entre poblaciones, es el objetivo último de la ecología.

• Dos rasgos fundamentales de las especies que influyen en la comunidad son su masa/volumen corporal y su estado trófico o condición trófica.

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Consideraciones energéticas (cont.)

Masa corporal

• Su influencia sobre el ecosistema es significativamente alta.

• A mayor tamaño/masa, mayor consumo energético. La tasa de metabolismo basal es clave; \(m=cM^{0.75}\), donde \(m\) es la tasa de metabolismo basal, \(M\) la masa corporal, \(c\) una constante que varía entre grupos taxonómicos; el exponente \(0.75\), que es la pendiente, es relativamente constante.

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Consideraciones energéticas (cont.)

Masa corporal

• Hay más especies de animales pequeños, y son igualmente más abundantes, que grandes.

• Las especies grandes (al menos en animales), tienden a tener ámbitos geográficos amplios.

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Consideraciones energéticas (cont.)

Masa corporal

• La capacidad de carga del ambiente es limitada, por lo que los animales grandes tienden a aumentar su rango para compensar esta limitación.

• Ver figuras 5.2 y 5.3, páginas 125 y 126 de Lomolino, Riddle, Brown, & Brown (2006).

Tomado de Lomolino et al. (2006)

Tomado de Lomolino et al. (2006)

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Consideraciones energéticas (cont.)

Estado trófico

• Se refiere a cómo los organismos adquieren su energía, y es el otro rasgo que influye significativamente en la comunidad.

• El tamaño corporal tiene efecto sobre el estado trófico. Los depredadores suelen ser más grandes que su presa, a menos que la especie realice caza en manadas.

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Consideraciones energéticas (cont.)

Estado trófico

• Los organismos obtienen su energía del sol (salvo contadas excepciones).

• Las plantas, autótrofos, producen compuestos orgánicos a partir de radiación solar, dióxido de carbono, minerales y agua.

• Además de usarlo en su metabolismo, las plantas producen estos compuestos para otros organismos que se alimentan de ellos, y otros organismos se alimentan de estos últimos.

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Consideraciones energéticas (cont.)

Estado trófico

• El diseño de trayectorias unidireccionales de la energía que fluye entre especies y a través de comunidades se denomina cadenas tróficas. Los nodos de la misma se denominan niveles tróficos.

• El primer nivel contiene plantas, o productores primarios. El segundo contiene herbívoros, o consumidores primarios. El tercero carnívoros o consumidores, y así sucesivamente. Al final de las cadenas están los descomponedores o detritívoros.

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Consideraciones energéticas (cont.)

Estado trófico

• Aunque la energía fluye linealmente, los trayectos que sigue la energía son muy variados. Un consumidor se alimenta comúnmnente de varias especies, y varios descomponedores lo consumirán, formando una red trófica (distintas cadenas interconectadas; ver figura 5.5, página 127 de Lomolino et al. (2006)).
• La energía fluye a través de las comunidades siguiendo la primera (la energía ni se crea ni se destruye) y la segunda ley de la termodinámica (a mayor conversión de la energía, menor su capacidad de producir trabajo, su caos/entropía aumenta).

Comunidades y ecosistemas (cont.)

Consideraciones energéticas (cont.)

Estado trófico

• Capacidad de carga: energía utilizable de un hábitat. La capacidad de carga de un hábitat para estados tróficos altos normalmente es baja.

• Pirámides de flujo energético. Estados tróficos más altos disponen de menor cantidad de energía.

Tomado de Lomolino et al. (2006)

Tomado de Lomolino et al. (2006)

Distribución de comunidades en espacio y tiempo

Patrones espaciales

• Si somos capaces de identificar borde (ecotono) entre dos hábitat muy parecidos, teóricamente debería encontrarse una mayor riqueza númerica de especies en el ecotono que en cualquiera de los hábitat que éste separa.

• Cenoclina (coenocline): patrones de distribución de comunidades a lo largo de un gradiente ambiental o geográfico.

Tomado de Lomolino et al. (2006)

Tomado de Lomolino et al. (2006)

Tomado de Lomolino et al. (2006)

Tomado de Franklin et al. (2019)

Tomado de Martin, Sherman, & Fahey (2007)

Tomado de Cámara (1997)

Patrones temporales

• Cowles, Clements y Gleason realizaron aportaciones que sentaron las bases de la sucesión.

• Sucesión: proceso de cambio o reemplazo de especies o comunidades ecológicas enteras en el tiempo.

• La sucesión es un proceso común en cualquier ecosistema. En los ecosistemas las alteraciones pueden ser repetidas, y eliminar comunidades enteras.

• Clements entendía que la comunidad era como un organismo que “nace, crece, madura y muere”.

• Propuso el concepto de “comunidades serales” o seras, como estadíos intermedios del ecosistema que siguen un patrón predecible y determinista, para converger en una comunidad clímax (propuesto también por Clements) o estable con su ambiente (principalmente el factor clima), con independencia de sus condiciones de partida.

• Clements dominó durante mucho tiempo el concepto de sucesión y sus derivados, como son sucesión primaria y secundaria.

• Sucesión primaria: cuando la alteración (como un glaciar o una erupción volcánica) quita suelo y materia orgánica (ambientes terrestres).

• Sucesión secundaria: cuando la alteración quita todos los seres vivos pero deja indicios del ecosistema anterior (e.g. individuos sobrevientes, semillas).

• La sucesión en ecología sigue siendo un campo de batalla entre quienes estudian patrones temporales.

• El debate Clements-Gleason es el más temprano en una larga historia sobre cómo se produce la sucesión.

• En contraposición a la visión predecible y determinista de Clements, Gleason apuntó que había una gran diversidad de etapas serales y comunidades clímax (o climácicas) alternas.

• Como corolario, Gleason señaló que la sucesión es un proceso dirigido por interacciones entre especies y modificaciones locales producidas por la propia comunidad.

Patrones temporales

Paleoecología

• La biota regional es influenciada por cambios climáticos, edáficos y físico-químicos en el agua que ocurren en el tiempo.

• “Tiempo” puede abarcar desde ayer hasta centenares de millones de años.

• El estudio del registro fósil a partir de la paleontología, es determinante y de uso común en estudios paleoecológicos

• Los estudios con polen y roedores son muy utilizados en cambios geológicos recientes.

Tomado de Kennedy, Horn, & Orvis (2006)

Biomas terrestres

Tomado de Lomolino et al. (2006)

Biomas tropicales

(ver presentación separada)

• Bosque lluvioso tropical

• Bosque deciduo o semideciduo tropical

• Matorral xerófilo / monte espinoso

• Sabana

Biomas no tropicales

Biomas no tropicales

• Desierto cálidos y semidesiertos:

  • Ocurren en clima templado.

  • 30° a 40° N y S.

  • Menos de 250 mm de lluvia anual.

  • Déficit hídrico (mayor evaporación que precipitación).

  • Típicamente, la vegetación, cuando la hay, es dispersa y se compone de plantas suculentas.

Biomas no tropicales (cont.)

• Monte esclerófilo:

  • Ocurren en clima templado.

  • Lluvia invernal moderada pero verano seco y largo.

  • Plantas esclerófilas (hoja dura, pequeña, coriácea), y pueden existir coníferas.

Biomas no tropicales (cont.)

• Bosque siempreverde subtropical

  • Ocurren en clima templado.

  • Bosques de encino(roble) y lauráceas.

  • Reciben más de 1500 mm de precipitación anual.

  • La temperatura promedio anual no puede ser de menos de 13°C, ni pueden ocurrir heladas severas.

Biomas no tropicales (cont.)

• Bosque templado deciduo

  • Ocurren en clima templado, pero comúnmente donde hay suficiente agua durante el verano para soportar los árboles grandes.

  • Los árboles pierden la hoja desde el otoño, y permanecen sin ella en invierno; rebrotan en primavera.

  • Estos bosques varían mucho en su composición y su estructura.

  • El sotobosque puede ser muy denso y diverso.

Biomas no tropicales (cont.)

• Bosque templado lluvioso

Biomas no tropicales (cont.)

• Herbazales templados

Biomas no tropicales (cont.)

• Bosque boreal (taiga)

Biomas no tropicales (cont.)

• Tundra

Comunidades acuáticas